激光在双极板涂层后处理中的应用
激光在双极板涂层后处理中的应用：PEMFC双极板材料主要有三类：石墨材料、复合材料及金属材料。石墨双极板导电良好、易加工，但材料脆性大、机械性能差、加工效率低，难以实现商业化大批量生产。
复合材料双极板以碳粉和树脂为主要原料、经模压等方式制备而成，其成本低廉，但是复合材料双极板还存在导电性和气体渗透等问题。
金属双极板具有高的强度和导电、导热性能，可以采用金属薄板冲压、滚压等大批量生产方式生产，是公认的燃料电池商业化的首选。
在金属双极板方面，由于燃料电池运行于酸性环境下，加上电、热等条件，使得燃料电池双极板在极短时间内就会发生腐蚀。因此，在双极板表面制备涂层成为可行的方案。
燃料电池双极板涂层采用磁控建设技术进行沉积，一般包括过渡层和表面功能涂层，磁控溅射纳米颗粒一般从几十纳米到一两百纳米不等。这是磁控溅射的一个特有的一个现象。
涂层颗粒和颗粒之间堆积以后，会形成不同的间隙，这些间隙在在燃料电池高温、高酸、大电流环境下，全氟磺酸树脂降解产生的氢离子和氟离子就会通过颗粒之间的缝隙渗透到基材，造成过渡层的腐蚀、最终功能剥离脱落失效，这是双基板涂层失效的主要形式。
利用激光束高能量产生的热效应对金属材料表面进行热处理的一项新技术。该技术的工作过程是：用激光照射零件表面，可加热至临界相变温度以上，移除激光束后，该表面迅速冷却自行淬火。
这在提高金属表面的耐磨性、耐腐蚀性、耐疲劳性和冲击性等方面都取得明显的效果。激光处理的优点是无污染，且属局部表面处理，压力小、变形小，因而有广阔的应用前景。
当激光功率密度较低 （<10^4w/cm^2）、辐照时间较短时，金属吸收的激光能量只能引起材料由表及里温度升高，但维持固相不变，主要用于零件退火和相变硬化处理，刀具、齿轮、轴承居多；随着激光功率密度的提高 （10^4——10^6w/cm2）和辐照时间的加长，材料表层逐渐熔化，随输入能量增加，液-固相分界面逐渐向材料深部移动，这种物理过程主要用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和热导型焊接。
进一步提高功率密度（>10^6w/cm^2）和加长激光作用时间，材料表面不仅熔化，而且汽化，汽化物聚集在材料表面附近并微弱的电离形成等离子体，这种稀薄等离子体有助于材料对激光的吸收；在汽化膨胀压力下，液态表面变形，形成凹坑，这一阶段用于激光焊接，一般在微连接0.5mm以内的拼接热导焊。
用激光照射不锈钢表面，第一通过激光瞬间产生的高温，对涂层进行加热，达到一个熔融的状态，随后快速冷却。熔融以后，颗粒之间的空隙减小，形成类似固溶体的结构，就可以阻止氢离子和氟离子向基材的渗透。
第二，高温熔融处理后涂层可以与基材形成固溶体，提高涂层和基材的结合力。特别是对于不锈钢基材，基材与涂层结合力差是一个突出问题。采用激光处理可以有效地提高涂层的结合力。
第三通过激光的照射还可以减少磁控溅射过程中在涂层内部形成的压应力。通过高温热处理，可以对涂层内部的应力进行一个释放，提高涂层的寿命。
第四通过激光照射热处理可以对双极板形成类似淬火的效果。提高成型后双极板的强度，特别是对今后燃料电池双极板基材越来越薄的情况下，有利于提高双极板的强度。对0.075mm甚至0.05mm基材的使用提供了便利条件。
激光处理双极板涂层优势明显，如何提高激光处理的速度是需要解决的工程问题。双极板数量多，面积大，快速、低成本、高质量处理是工程上大规模应用的前提。相信今后会看到激光在涂层处理上更多的应用案例。
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